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1、三相交流系统短路电流计算时间: 2003-12-29 10:48:34 | 国际电工委员会IEC 标准三相交流系统短路电流计算同版物 909第一版(1988年)能源部 水利部 水利电力情报所标准化室1989.10国际电工委员会三相交流系统短路电流计算前言1)IEC有关技术问题的正式决议或协议是由对这些问题特别关切的各有关国家委员会组成的技术委员会提出的，它们最大限度地表达了国际上涉及问题的一致意见。2)这些决议或协议以推荐标准的形式供国际上使用，并在些意义上为各国家委员会所接受。3)为了促进国际上的统一，IEC希望各国家委员会在其本国条件许可范围内，采用IEC推荐标准的内容作为他们的国家标准。
2、IEC推荐标准和相应的国家标准之间的任何差别，应尽可能地在国家标准中明确指出。序本标准由IEC73(电流短路)技术委员会制订的。本标准的内容以下表中两个文件为基础：在关投票的详细情况可以在上表中投票结果报告中查找。本标准引用过下列IEC标准：标准号：83(1983)：IEC标准电压50：国际电工词汇(IEV)50 (131)(1978)：电路和磁路：第131章50 (151)(1978)：电磁设备：第151章50 (441)(1984)：关开、控制器和熔断器第441章865(1986)：短路电流效应计算1.范围本标准适用于以下电力系统中的短中电流计算：1)低压三相交流系统；2)标称电压230K
3、V以下，在标称频率(50Hz或60Hz)下运行的高压三相交流系统。给出的标准化方法，尽可能采用便于非专业工程师使用的形式。2.目的本标准的目的在于把能得到可靠结果并具有足够计算精度的一般实用简化计算方法规范化。为此目的，认为在短路点处存在一等效电压源，这将在第6章加以介绍。如果能得到同样精度，并不排除在特殊情况下，采用特殊的计算方法，如叠加法。要决定短路电流和短路阻抗的大小，可以通过系统试验，如用网络分析仪测量或用数字计算机求得。在已有低压系统中，在测试基础上确定已选短路点的短路阻抗是可能的。根据电气设备额定参数和系统的拓扑结构来计算短路阻抗，对于现有系统和规划中的系统，都有许多优点。有两种不
4、同数值的短电流，要加以计算，即：1) 确定电气设备容量或额定值的最大短路电流；2) 选择熔断器、整定继电保护装置和校验电动机起动所依据的最小短路电流。应区分以下两种情况：1) 短路电流中无衰减交流分量的系统(远离发电机端短路)，在这第一部分中论述。2) 短路电流中具有衰减交流分量的系统(靠近发电机端短路)这在第二部分中论述，这部分还包括电动机的影响。本标准不涉及控制条件(短路试验站)下人为造成的短路电流计算，也不涉及船只和飞机上电气设备的短路电流计算。关于短路电流热效应的计算，风IEC出版物865第二部分。用于非环网低压三相交流系统的使用导测，以及关于本标准中各种计算系数和参数的推导报告，正在
5、编写中。3.定义本标准中使用的以下定义，参照了国际电工辞汇(IEV)(IEC出版物：50)。3.1 短路通过一个比较低的电阻或阻抗，偶然或有意地对一个电路中在正常情况处于不同电压下的两个或几个点之间进行的连接(见IEV150-03-41)。3.2 短路电流在电路中(IEV441-11-07)由于故障或不正确连接而形成短路，并由此产生的过电流。注：需区别流过短路点和流过网络支路中的短路电流。3.3 预期(可达到的)短路电流在电源不改变情况下，用阻抗为零(忽略阻抗)的理想连接代替短路时所流过的电流。注：假定三相短路时的短路电流在各相同时出现。否则将导致短路电流中产生大的非周期分量，对于该分量的研究
6、，不属于本标准的范围。3.4 对称短路电流不计非周期分量时的预期(可达到的)短路电流对称交流分量的有效值(见第3.3条)。3.5 对称短路电流Ik初始值当阻抗保持零值(见图1和图12)时，在短路瞬间，预期(可达到的)短路电流对称交流分量(见第3.3条)的有效值。3.6 对称短路功率初始值Sk把假定值规定为对称短路电流初始值Ik(3.5条)与系统标称电压Un和3系数的乘积，即：3.7 短路电流的直流(非周期)分量iDC如图1和图12所示，短路电流从初始值衰减到零时，峰、谷包络曲线的平均值。3.8 短路电流峰值iP预期(可达到的)短路电流的最大可能瞬时值(见图1和图12)注：短路电流峰值的大小，随
7、短路发生时间的不同而不同。计算三相短路电流的峰值是为了求得某相导线可能出现最大短路电流峰值的瞬间，但不考虑连续发生的故障，对于三相短路，假设三相导线同时发生短路。3.9 对称短路遮断电流Ib在开关设备触头最初断开的瞬间，预期(可达到的)短路电流对称交流分量在一个周期内的有效值。3.10 稳态短路电流Ik短路暂态过程衰减完后，还保持的短路电流有效值(见图1和图12)。3.11 对称堵转电流ILR异步电动机在额定电压UrM、额定频率和转子堵住时从供电线路输入最大对称电流的有效值。3.12 等效电路用理想元件组成的网络以表示电路特性的模型(IEV131-01-33)。3.13 (独立)电压源电路中的
8、有源元件可以用一个与电路总电流和电压无关的理想的电压源和一个与之串联的无源元件来表示(IEV131-01-37)。3.14 系统标称电压Un设计电力系统时采用的电压(线电压)，此电压电力系统的某些运行特性有关。标称电压值由IEC出版物(1983年)38号给出。3.15 等效电压源cUn/3在按照第6章进行短路计算的正序网络中，加到短路点的理想电压源，是电网中唯一有效的电压。3.16 电压系数c等效电压源与被 除的标称电压Un之比，该值见表1。注：由于下列原因，必须引用电压系数c即：电压变化与时间和地点有关；变压器抽头改变；按第六章的计算方法略去的负载和电容；发电机和电动机的超瞬态特性。3.17
9、 同步电机的超瞬态电势E短路瞬间，超瞬态电抗Xd后起作用的同步电机对称内电势的有效值。3.18 远离发电机端短路预期(可达到的)短路电流对称交流分量值基本保持不变的短路(见第7章)。3.19 靠近发电机端短路一台同步电机供给短路点的预期对称短路电流初始值比这台发电机的额定电流至少大两倍的短路，或同步电动机和异步电动机向短路点供给的电流比没有电动机时的对称短路电流初始值Ik的峰值大5%短路(见第10章)。3.20 短路点F的短路阻抗3.20.1 三相交流系统的正序短路阻抗Z(1)从短路点观察的正序系统阻抗(8.3.1款和图4a)。3.20.2 三相交流的负序短路阻抗Z(2)从短路点观察的负序系统
10、阻抗(8.3.1款和图4b)。3.20.3 三相交流系统短路阻抗Z(0)从短路点观察的零序系统阻抗(第8.1.1款和图4c)。该阻抗包含三倍中性点对地阻抗，即3ZNE。3.20.4 三相交流系统短路阻抗Zk根据第3.20.1款，用作三相短路电流计算的正序短路阻抗Z(1)的简略式。3.21 电气设备的短路阻抗3.21.1 电气设备的正序短路阻抗Z(1)当设备对称正序电压系统供电时，线对中性点的电压与电气设备相应相的短路电流之比(见第8.3.2)款注：当负序阻抗和零序阻抗不可能与正序阻抗混淆时，表示正序阻抗的下标可以省略。3.21.2 电气设备的负序短路阻抗Z(2)当设备对称负序电压系统供电时，相
11、电压与电气设备相应相的短路电流之比(见第8.3.2款)。3.21.3 电气设备的零序短路阻抗Z(0)当用三条并行的相导线作为电流进线，用第四条导线或大地作为回线，而设备由交流电压供电时，相对中性点电压与电气设备相应相的电流之比(8.3.2款)。3.22 同步电机的超瞬态电抗Xd短路瞬间的有效电抗，在计算短路电流时，用Xd的饱和值。注：用欧姆表示超瞬态电抗Xd除以同步电机的额定阻抗ZrG=U2rG/SeG，则为标么值，用小写字母X表示，即Xd=Xd/ZrG。3.23 断路器最小延迟时间tmin从短路开始到开关设备一个触头首先分离的最短时间。注：tmin是瞬时继电器动作的最短时间与断路器的最短动作
12、时间之和，这个时间不考虑开关跳闸机构的调整延迟时间。符号、下标和上标字母下加一横线表示复数如：Z=R+jX。所有方程式都没有注明单位，如果选用一种统一的单位制，如国际单位制(SI)，则各个符号既具有量的大小，又具有与单位制无关的量纲。4.符号A 非周期分量的初始值c 电压系数E 同步电机的超瞬态电势f 频率(50Hz或60Hz)Ib 对称短路遮断电流(r.m.s.)Ik 稳态短路电流(r.m.s.)Ikp 装有复励的发电机机端的稳态短路电流Ik或Ik3 对称短路电流初始值(r.m.s.)ILR 异步电动堵转电流jDC 衰减的短路电流的非周期分量ip 短路电流峰值cUR/3 等效电压源(r.m.
13、s.)K 阻抗校正系数Pkit 变压器绕组在额定电流时的总损耗q 异步电动机遮断电流计算系数qn 标称截面R我相应的r 电阻的绝对值和相应的相对值RG 计算IK和ip时用同步电动机的计算用电阻Sk 对称短路功率初始值(视在功率)Sr 电气设备的额定视在功率li 计算用变比tmin 最小延迟时间tr 额定变比(抽头切换开关位于主分接时)tr1Un 系统标称电压，线电压(r.m.s.)Ur 额定电压，线电压(r.m.s.)ukr 额定短路电压的百分数uRr 电阻上额定压降的百分数U(1)，U(2)，U(3) 正序、负序和零序电压X和相应的x 电抗的绝对值和相应的绝对值Xd和相应的Xq 直轴同步电抗
14、和相应的交轴同步电抗Xdp 复式励磁的发电机，若考虑发电电励磁影响时，在机端稳态短路时发 电机的计算电抗Xd和相应Xq 同步电机的超瞬态直轴电抗(饱和值)和相应的交轴超瞬态电抗Xdsar 短路比的倒数Z 和相应的z 阻抗的绝对值和相应的相对值Zk 三相交流系统短路阻抗Z(1) 正序短路阻抗Z(2) 负序短路阻抗Z(0) 零序短阻抗 异步电动机的效率 短路电流峰值计算系数 稳态短路电流计算系数 对称短路遮断电流计算系数o 真空的绝对导磁率e 电阻率 相角4.2 下标(1) 正序分量(2) 负序分量(0) 零序分量f 计算用参数K或K3 三相短路K1 线对地短路，线对中性线短路K2 线间不接地短路
15、K2E和相应的KE2E 线间短路接地，线电流和相应的地电流max 最大值min 最小值n 标称值r 额定值rsl 结果t 换算值AT 厂用变压器B 母线E 大地F 故障，短路点G 发电机HV 高压，变压器的高压绕组L 相线LR 堵转转子L1，L2，L3， 三相系统的一、二、三线M 异步电动机或异步电动机组M 无电动机组MV 中压，变压器的中压绕组N 三相交流系统的中性点P 端，极PSU 发电机一变压器组Q 馈电线连结点T 变压器4.3 上标 初始(超瞬)值 单位长度电阻或电抗图1 远离发电机短路的短路电流(示意图)Ik对称短路电流初始值ip短路电流峰值Ix稳态短路电流iDC短路电流的直流(非周期)分量A非周期份量iDC的初始值5.计算前提条件计算某短路点的全部短路电流，应求出从
